package com.lft.tree04.threaded_binary_tree;

/**
 * 线索化二叉树
 */
public class ThreadedBinaryTreeDemo {
	public static void main(String[] args) {
		HeroNode root = new HeroNode(1, "Tom");
		HeroNode node2 = new HeroNode(3, "Jack");
		HeroNode node3 = new HeroNode(6, "Smith");
		HeroNode node4 = new HeroNode(8, "Mary");
		HeroNode node5 = new HeroNode(10, "King");
		HeroNode node6 = new HeroNode(14, "Dimmy");
		
		// 手动创建二叉树。
		root.setLeft(node2);
		root.setRight(node3);
		node2.setParent(root);
		node3.setParent(root);
		node2.setLeft(node4);
		node2.setRight(node5);
		node4.setParent(node2);
		node5.setParent(node2);
		node3.setLeft(node6);
		node6.setParent(node3);
		
		// 测试线索化
		ThreadedBinaryTree threadedBinaryTree = new ThreadedBinaryTree();
		threadedBinaryTree.setRoot(root);
		
		System.out.println("线索化之前——中序遍历");
		threadedBinaryTree.infixOrder();
		
		threadedBinaryTree.infixThreadedNodes();
		
		System.out.println("线索化之后——中序遍历");
		threadedBinaryTree.infixOrderThreadedBinaryTree();
		
		System.out.println("以 10 号为例，获取它的左右节点");
		System.out.println("10 号节点的前驱节点是：" + node5.getLeft());
		System.out.println("10 号节点的后继节点是：" + node5.getRight());
	}
}

/**
 * 实现了线索化功能的二叉树类
 */
class ThreadedBinaryTree {
	private HeroNode root;
	
	// 为了实现线索化，需要创建一个指向当前节点前驱节点的指针。
	// 递归进行线索化时，始终保存前一个前一个节点。
	private HeroNode pre = null;
	
	public void setRoot(HeroNode root) {
		this.root = root;
	}
	
	/**
	 * 前序线索化重载方法
	 */
	public void preThreadedNodes() {
		this.preThreadedNodes(this.root);
	}
	
	/**
	 * 编写对二叉树进行【前序线索化】的方法。
	 * @param node 就是当前需要线索化的节点。
	 */
	public void preThreadedNodes(HeroNode node) {
		if (node == null) {
			return;
		}
		if (node.getLeft() == null) {
			node.setLeft(pre);
			node.setLeftType(1);
		}
		if (pre != null && pre.getRight() == null) {
			node.setRight(node);
			node.setRightType(1);
		}
		pre = node;
		
		// 如果左子树没有线索化，那么线索化左子树
		if (node.getLeftType() == 0) {
			preThreadedNodes(node.getLeft());
		}
		
		// 如果右子树没有线索化，那么线索化右子树
		if (node.getRightType() == 0) {
			preThreadedNodes(node.getRight());
		}
		
	}
	
	/**
	 * 中序线索化重载方法
	 */
	public void infixThreadedNodes() {
		this.infixThreadedNodes(this.root);
	}
	
	/**
	 * 编写对二叉树进行【中序线索化】的方法。
	 * @param node 就是当前需要线索化的节点。
	 */
	public void infixThreadedNodes(HeroNode node) {
		if (node == null) {
			return;
		}
		// 1. 先线索化左子树。
		infixThreadedNodes(node.getLeft());
		
		// 2. 线索化当前结点。[难点]
		// 2.1 处理当前节点的前驱节点。
		if (node.getLeft() == null) {
			// 让当前结点的左指针，指向前驱节点。
			node.setLeft(pre);
			// 修改当前节点的左指针的类型。
			node.setLeftType(1);
		}
		// 2.2 处理后继节点
		if (pre != null && pre.getRight() == null) {
			// 2.2.1 让前驱节点的右指针指向当前节点
			pre.setRight(node);
			// 2.2.2 修改前驱节点的右指针类型。
			pre.setRightType(1);
		}
		// 2.3 每处理一个节点后。让当前节点是下一个节点的前驱节点。
		pre = node;
		
		// 3. 再线索化右子树。
		infixThreadedNodes(node.getRight());
	}
	
	/**
	 * 后序线索化重载方法
	 */
	public void postThreadedNodes() {
		this.postThreadedNodes(this.root);
	}
	
	/**
	 * 编写对二叉树进行【后序线索化】的方法。
	 * @param node 就是当前需要线索化的节点。
	 */
	public void postThreadedNodes(HeroNode node) {
		if (node == null) {
			return;
		}
		postThreadedNodes(node.getLeft());
		postThreadedNodes(node.getRight());
		if (node.getLeft() == null) {
			node.setLeft(pre);
			node.setLeftType(1);
		}
		if (pre != null && pre.getRight() == null) {
			pre.setRight(node);
			pre.setRightType(1);
		}
		pre = node;
	}
	
	
	/**
	 * 前序遍历线索化二叉树
	 */
	public void preOrderThreadedBinaryTree() {
		if (this.root == null) {
			return;
		}
		// 定义一个变量，存储当前遍历的节点，从 root 开始。
		HeroNode temp = root;
		while (temp != null) {
			// 先打印没有线索化的节点。
			while (temp.getLeftType() == 0) {
				// 打印当前这个节点
				System.out.println(temp);
				temp = temp.getLeft();
			}
			// 退出时，打印当前线索节点。
			System.out.println(temp);
			// 向后遍历
			temp = temp.getRight();
		}
	}
	
	/**
	 * 中序遍历线索化二叉树
	 */
	public void infixOrderThreadedBinaryTree() {
		if (this.root == null) {
			return;
		}
		// 定义一个变量，存储当前遍历的节点，从 root 开始。
		HeroNode temp = root;
		while (temp != null) {
			// 循环的找到 leftType == 1 的节点，第一个找到就是 8 节点。
			// 后面随着遍历而变化，因为当 leftType == 1 时，说明该节点是按照线索化处理后的有效节点。
			while (temp.getLeftType() == 0) {
				temp = temp.getLeft();
			}
			// 打印当前这个节点
			System.out.println(temp);
			
			// 如果当前节点的右指针指向的是后继节点，就一直输出。
			while (temp.getRightType() == 1) {
				// 获取到当前结点的后继节点。
				temp = temp.getRight();
				System.out.println(temp);
			}
			// 替换这个遍历的节点
			temp = temp.getRight();
		}
	}
	
	/**
	 * 后序遍历线索化二叉树
	 */
	public void postOrderThreadedBinaryTree() {
		if (this.root == null) {
			return;
		}
		// 定义一个变量，存储当前遍历的节点，从 root 开始。
		HeroNode temp = root;
		while (temp != null && temp.getLeftType() == 0) {
			temp = temp.getLeft();
		}
		while (temp != null) {
			//后继已经线索化的直接打印
			if (temp.getRightType() == 1) {
				System.out.println(temp);
				pre = temp;
				temp = temp.getRight();
			} else {
				// 未被线索化结点，其实是一个子树的根节点，此时要区分：
				// 如果当前结点后继是上一结点,即右子树回调的直接打印
				if (temp.getRight() == pre) {
					System.out.println(temp);
					// 注意如果这个子树的根节点为树的根节点，遍历结束
					if (temp == root) {
						return;
					}
					pre = temp;
					// 且当前结点置换为父节点，否则继续右线索会导致死循环
					temp = temp.getParent();
				} else {
					// 左子树回调的则不会有死循环的风险，直接左线索遍历
					temp = temp.getRight();
					while (temp != null && temp.getLeftType() == 0) {
						temp = temp.getLeft();
					}
				}
			}
		}
	}
	
	/**
	 * 前序遍历二叉树
	 */
	public void preOrder() {
		if (this.root != null) {
			this.root.preOrder();
		} else {
			System.out.println("二叉树为空！");
		}
	}
	
	/**
	 * 中序遍历二叉树
	 */
	public void infixOrder() {
		if (this.root != null) {
			this.root.infixOrder();
		} else {
			System.out.println("二叉树为空！");
		}
	}
	
	/**
	 * 后序遍历二叉树
	 */
	public void postOrder() {
		if (this.root != null) {
			this.root.postOrder();
		} else {
			System.out.println("二叉树为空！");
		}
	}
	
	/**
	 * 前序查找
	 * @param no 要查找的编号
	 * @return 返回节点
	 */
	public HeroNode preSearch(int no) {
		return this.root != null ? this.root.preSearch(no) : null;
	}
	
	/**
	 * 中序查找
	 * @param no 要查找的编号
	 * @return 返回节点
	 */
	public HeroNode infixSearch(int no) {
		return this.root != null ? this.root.infixSearch(no) : null;
	}
	
	/**
	 * 后序查找
	 * @param no 要查找的编号
	 * @return 返回节点
	 */
	public HeroNode postSearch(int no) {
		return this.root != null ? this.root.postSearch(no) : null;
	}
	
	/**
	 * 删除节点
	 * @param no
	 */
	public void deleteNode(int no) {
		if (this.root != null) {
			if (this.root.getNo() == no) {
				this.root = null;
			} else {
				this.root.deleteNode(no);
			}
		} else {
			System.out.println("未找到要删除的节点！");
		}
	}
}

/**
 * 节点类
 */
class HeroNode {
	private int no;
	private String name;
	// 默认为空
	private HeroNode left;
	// 默认为空
	private HeroNode right;
	// 说明：如果 leftType == 0; 表示指向的是左子树，如果 1 则表示指向前驱节点。
	private int leftType;
	// 说明：如果 rightType == 0; 表示指向的是右子树，如果 1 则表示指向后继节点。
	private int rightType;
	
	// 新建一个指针记录父节点，用于后序遍历。
	private HeroNode parent;
	
	public HeroNode(int no, String name) {
		this.no = no;
		this.name = name;
	}
	
	public HeroNode getParent() {
		return parent;
	}
	
	public void setParent(HeroNode parent) {
		this.parent = parent;
	}
	
	public int getLeftType() {
		return leftType;
	}
	
	public void setLeftType(int leftType) {
		this.leftType = leftType;
	}
	
	public int getRightType() {
		return rightType;
	}
	
	public void setRightType(int rightType) {
		this.rightType = rightType;
	}
	
	public int getNo() {
		return no;
	}
	
	public void setNo(int no) {
		this.no = no;
	}
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	public HeroNode getLeft() {
		return left;
	}
	
	public void setLeft(HeroNode left) {
		this.left = left;
	}
	
	public HeroNode getRight() {
		return right;
	}
	
	public void setRight(HeroNode right) {
		this.right = right;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode[" +
				"no=" + no +
				", name='" + name + '\'' +
				']';
	}
	
	/**
	 * 前序遍历
	 */
	public void preOrder() {
		// 先输出父节点
		System.out.println(this);
		// 然后判断左子树，非空时，递归遍历
		if (this.getLeft() != null) {
			this.getLeft().preOrder();
		}
		// 再判断右子树，非空时，递归遍历
		if (this.getRight() != null) {
			this.getRight().preOrder();
		}
	}
	
	/**
	 * 中序遍历
	 */
	public void infixOrder() {
		// 先判断左子树，非空时，递归遍历
		if (this.getLeft() != null) {
			this.getLeft().infixOrder();
		}
		// 然后输出父节点
		System.out.println(this);
		// 再判断右子树，非空时，递归遍历
		if (this.getRight() != null) {
			this.getRight().infixOrder();
		}
	}
	
	/**
	 * 后序遍历
	 */
	public void postOrder() {
		// 先判断左子树，非空时，递归遍历
		if (this.getLeft() != null) {
			this.getLeft().postOrder();
		}
		// 然后判断右子树，非空时，递归遍历
		if (this.getRight() != null) {
			this.getRight().postOrder();
		}
		// 再输出父节点
		System.out.println(this);
	}
	
	/**
	 * 前序查找
	 * @param no 要找的编号
	 * @return 返回节点，没有找到返回null
	 */
	public HeroNode preSearch(int no) {
		System.out.println("~前序查找~");
		// 判断当前节点是否相等。
		if (this.getNo() == no) {
			return this;
		}
		// 临时变量
		HeroNode resultNode = null;
		// 递归左子节点
		if (this.getLeft() != null) {
			resultNode = this.getLeft().preSearch(no);
		}
		// 如果找到就返回
		if (resultNode != null) {
			return resultNode;
		}
		// 递归右子节点
		if (this.getRight() != null) {
			resultNode = this.getRight().preSearch(no);
		}
		// 无论找没找到都返回
		return resultNode;
	}
	
	/**
	 * 中序查找
	 * @param no 要找的编号
	 * @return 返回节点
	 */
	public HeroNode infixSearch(int no) {
		// 临时变量
		HeroNode resultNode = null;
		// 递归左子节点
		if (this.getLeft() != null) {
			resultNode = this.getLeft().infixSearch(no);
		}
		// 如果找到就返回
		if (resultNode != null) {
			return resultNode;
		}
		System.out.println("~中序查找~");
		// 否则判断当前节点是否相等。
		if (this.getNo() == no) {
			return this;
		}
		// 否则递归右子节点
		if (this.getRight() != null) {
			resultNode = this.getRight().infixSearch(no);
		}
		// 无论找没找到都返回
		return resultNode;
	}
	
	/**
	 * 后序查找
	 * @param no 要找的编号
	 * @return 返回节点
	 */
	public HeroNode postSearch(int no) {
		// 临时变量
		HeroNode resultNode = null;
		// 递归左子节点
		if (this.getLeft() != null) {
			resultNode = this.getLeft().postSearch(no);
		}
		// 如果找到就返回
		if (resultNode != null) {
			return resultNode;
		}
		// 递归右子节点
		if (this.getRight() != null) {
			resultNode = this.getRight().postSearch(no);
		}
		// 如果找到就返回
		if (resultNode != null) {
			return resultNode;
		}
		System.out.println("~后序查找~");
		// 判断当前节点是否相等。
		if (this.getNo() == no) {
			return this;
		}
		// 无论找没找到都返回
		return resultNode;
	}
	
	/**
	 * 删除节点
	 * @param no 传入编号
	 */
	public void deleteNode(int no) {
		// 1. 判断当前节点的左子节点不为空，且要删除的编号和左子节点的编号相等。
		if (this.getLeft() != null && this.getLeft().getNo() == no) {
			this.setLeft(null);
			return;
		}
		// 2. 判断当前节点的右子节点不为空，且要删除的编号和右子节点的编号相等。
		if (this.getRight() != null && this.getRight().getNo() == no) {
			this.setRight(null);
			return;
		}
		// 3. 向左子树递归删除。
		if (this.getLeft() != null) {
			this.getLeft().deleteNode(no);
		}
		// 4. 向右子树递归删除。
		if (this.getRight() != null) {
			this.getRight().deleteNode(no);
		}
	}
}
